光伏發(fā)電并網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)及對(duì)策探究

朱翠麗

摘要：伴隨著家庭、企業(yè)與農(nóng)業(yè)、集團(tuán)與區(qū)域等獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)的安裝，特別是當(dāng)光伏發(fā)電量多余時(shí)，并入公共電網(wǎng)并需要核算供應(yīng)電量成本時(shí)，并網(wǎng)技術(shù)無(wú)法完全滿足公共電網(wǎng)運(yùn)行安全性與可靠性要求，且存在核算成本困難等問題。

關(guān)鍵詞：光伏發(fā)電；并網(wǎng)技術(shù)；對(duì)策

1太陽(yáng)能光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)概述

太陽(yáng)能資源，具有自身的優(yōu)勢(shì)，其在光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)中，減少了發(fā)電機(jī)的使用量，降低了環(huán)境污染，而且在光照較強(qiáng)的地區(qū)，可以提前預(yù)測(cè)出太陽(yáng)能的狀態(tài)。太陽(yáng)能光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用逐漸成熟，同時(shí)也推進(jìn)了此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展。并網(wǎng)技術(shù)的未來(lái)發(fā)展，一來(lái)要注重太陽(yáng)能的利用效率，積極滿足用戶的各類用電需求，科學(xué)的擴(kuò)大太陽(yáng)能光伏發(fā)電并網(wǎng)的規(guī)模，促使光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)，能夠高效的利用太陽(yáng)能，提高電能并網(wǎng)的效率；二來(lái)在并網(wǎng)發(fā)展中，保護(hù)好電能的環(huán)境，把控好諧波干擾，同時(shí)預(yù)防動(dòng)態(tài)干擾，有效監(jiān)測(cè)諧波和干擾，注重并網(wǎng)系統(tǒng)的清潔度，維護(hù)并網(wǎng)系統(tǒng)在電網(wǎng)中的可靠性，促進(jìn)并網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)質(zhì)化發(fā)展。

2光伏發(fā)電及并網(wǎng)技術(shù)

2.1光伏發(fā)電

光伏發(fā)電本質(zhì)上是利用陽(yáng)光照射光伏組件。在光伏效應(yīng)下，電勢(shì)由電荷聚集產(chǎn)生，最后轉(zhuǎn)化為電能。以分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)為例，該系統(tǒng)由太陽(yáng)能電池箱、直流配電柜、控制器、逆變器和交流配電柜組成。每個(gè)部分都有不同的功能，其中逆變器和太陽(yáng)能電池板是最重要的。在設(shè)計(jì)中，太陽(yáng)能電池板需要串聯(lián)，所有的電池組件都有效地組裝在一起，以獲得更大的電壓，以確保輸出要求完全滿足。由于光照和溫度等因素的影響，外界條件的變化將對(duì)光伏發(fā)電的效率產(chǎn)生重要影響，因此整個(gè)控制過程的隨機(jī)性較強(qiáng)。此外，光伏輸出直流電源必須在正常應(yīng)用前轉(zhuǎn)換為交流電源。光伏發(fā)電技術(shù)也具有快速變化和小功率的特點(diǎn)。如果要應(yīng)用到生產(chǎn)和生活中，應(yīng)該采取一些措施。

2.2光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)

目前光伏發(fā)電系統(tǒng)從規(guī)模上主要分為集中式和分散式兩種，其并網(wǎng)技術(shù)要根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)特點(diǎn)和實(shí)際需求來(lái)研究確定。

2.2.1集中式并網(wǎng)技術(shù)

集中式并網(wǎng)是指光伏發(fā)電電能直接輸送給公共電網(wǎng)，由公共電網(wǎng)經(jīng)過統(tǒng)一調(diào)配后供用戶使用。整個(gè)過程與大電網(wǎng)保持單向電力交換，且電壓等級(jí)在10kV以上。集中式發(fā)電系統(tǒng)一般由幾千個(gè)光伏組件、光伏開關(guān)站等構(gòu)成。充分利用廣袤的農(nóng)田、荒漠地區(qū)豐富和相對(duì)穩(wěn)定的太陽(yáng)能資源構(gòu)建大型光伏電站，接入高壓輸電系統(tǒng)供給遠(yuǎn)距離負(fù)荷使用，這就是集中式并網(wǎng)發(fā)電。集中式發(fā)電規(guī)模很大。以某40兆瓦農(nóng)業(yè)光伏（應(yīng)用于農(nóng)作物）項(xiàng)目為例，其總規(guī)劃用地面積為1090畝，共分為40個(gè)單元，每個(gè)發(fā)電單元布置4532塊光伏組件，建有35kV開關(guān)站一座，建成后預(yù)計(jì)年均上網(wǎng)電量達(dá)5200多萬(wàn)千瓦時(shí)。一般情況下，集中式光伏發(fā)電需要依賴長(zhǎng)距離輸電線路送電入網(wǎng)，由于供電量較大，也是電網(wǎng)的一個(gè)較大的干擾源，存在著電壓跌落、輸電線路損耗、無(wú)功補(bǔ)償?shù)葐栴}。大容量的光伏電站由多臺(tái)變換裝置組合實(shí)現(xiàn)，這些裝置協(xié)同工作、信息系統(tǒng)、遠(yuǎn)程處理等技術(shù)尚不成熟。為保證電網(wǎng)安全，大容量的集中式電量接入需要有LVRT（低電壓穿越）等功能。LVRT是指當(dāng)光伏電站并網(wǎng)點(diǎn)電壓跌落時(shí)，光伏電站能夠保持并網(wǎng)，甚至向電網(wǎng)提供一定的無(wú)功功率，支持電網(wǎng)恢復(fù)，直到電網(wǎng)電壓恢復(fù)正常，從而“穿越”這個(gè)低電壓時(shí)間（區(qū)域）。這樣才能保證公共電網(wǎng)穩(wěn)定性。

2.2.2分布式并網(wǎng)技術(shù)

分布式并網(wǎng)是指光伏發(fā)電對(duì)電力負(fù)荷的直接分配，如果電力過剩或不足，則將其連接到大電網(wǎng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。整個(gè)過程是與大電網(wǎng)雙向交換的。分布式光伏發(fā)電的主要組成部分有：（1）太陽(yáng)能電池組件；（2）保護(hù)裝置；（3）電路；（4）逆變器；（5）電網(wǎng)接口。其中，太陽(yáng)能電池組件是光伏系統(tǒng)的核心部件，其作用是將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能。反相器是一種將直流電轉(zhuǎn)換成交流電的裝置。由于太陽(yáng)能發(fā)電到DC，大部分實(shí)際應(yīng)用過程中的負(fù)荷是交流負(fù)荷，因此DC到AC負(fù)荷使用這種裝置，并且可以連接到國(guó)家電網(wǎng)供電。在分布式系統(tǒng)的并網(wǎng)技術(shù)中，電的產(chǎn)生和使用共存。對(duì)于發(fā)電而言，地面站將促進(jìn)剩余電力轉(zhuǎn)換，接入配電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)區(qū)域性地方消費(fèi)原則，而不是公共電網(wǎng)。根據(jù)配電網(wǎng)潮流方向的變化來(lái)調(diào)整，反向流動(dòng)造成額外的損失，而相關(guān)的保護(hù)需要重新設(shè)置，變壓器的變壓器需要不斷地更換。裝配電壓和無(wú)功調(diào)整控制技術(shù)及防止短路的設(shè)備。配電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)需要在大規(guī)模供電接入條件下進(jìn)行負(fù)荷協(xié)調(diào)管理。它對(duì)這兩種轉(zhuǎn)換設(shè)備和通信提出了新的要求，而且系統(tǒng)更加復(fù)雜。在設(shè)計(jì)分布式光伏系統(tǒng)時(shí)，關(guān)鍵是要把系統(tǒng)與公共電網(wǎng)連接起來(lái)。在設(shè)計(jì)電網(wǎng)接口時(shí)，要關(guān)注光伏（PV）系統(tǒng)電網(wǎng)接口特性（國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T20046-2006）中的關(guān)鍵指標(biāo)，使得系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范，并網(wǎng)性能優(yōu)良。

3光伏發(fā)電并網(wǎng)問題解決對(duì)策

3.1主設(shè)備

太陽(yáng)能光伏發(fā)電并網(wǎng)的主設(shè)備，是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行的關(guān)鍵。本文以并網(wǎng)逆變器為例，分析主設(shè)備在太陽(yáng)能光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)中的運(yùn)用。并網(wǎng)逆變器，其為系統(tǒng)的核心，并網(wǎng)逆變器選擇時(shí)，不能僅僅選擇容量大的設(shè)備，要結(jié)合太陽(yáng)能光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)的實(shí)際情況，保障并網(wǎng)與并網(wǎng)逆變器的匹配性，才能提高并網(wǎng)逆變器的工作效率。在并網(wǎng)逆變器工作時(shí)，還要提供直流配電監(jiān)測(cè)，用于維護(hù)并網(wǎng)逆變器的安全度，同時(shí)并網(wǎng)逆變器連接到太陽(yáng)能光伏電池組件，而且逆變器能夠分散光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)，以獨(dú)立的形式存在，維護(hù)光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性。

3.2升壓系統(tǒng)

光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)，通過太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化的交流電，額定電壓是380V，經(jīng)過升壓系統(tǒng)處理后，才能并入到電網(wǎng)內(nèi)。升壓系統(tǒng)是光伏發(fā)電并網(wǎng)的重要組成，其在應(yīng)用的過程中，要配置升壓變壓器，按照光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)的實(shí)際發(fā)電量，選擇可用的升壓變壓器，例如：箱型干式變壓器，確保升壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)中，升壓變電站，更為兩層結(jié)構(gòu)，上層是逆變室，監(jiān)控逆變器的安全運(yùn)行，下層是配電室，為升壓系統(tǒng)提供電能支持，升壓變電站中，科學(xué)的配置高、低壓進(jìn)線柜，引入計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)督升壓變電站的工作情況，升壓變電站的監(jiān)控，與逆變室監(jiān)測(cè)同步，維護(hù)太陽(yáng)能光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)的工作效率。

3.3保護(hù)措施

太陽(yáng)能光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)運(yùn)行過程中，受到高溫因素的影響，存在著跳閘的風(fēng)險(xiǎn)，尤其是高、低壓開關(guān)柜，遇到過電流、過電壓時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)調(diào)整，由此，在太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)，安裝自動(dòng)化的保護(hù)裝置，監(jiān)控并網(wǎng)系統(tǒng)的具體情況，預(yù)防組件破壞[3]。例如：并網(wǎng)逆變器的自動(dòng)保護(hù)方面，并網(wǎng)系統(tǒng)中，有負(fù)載、孤島等問題時(shí)，并網(wǎng)逆變器會(huì)在保護(hù)裝置的作用下，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的脫離，保護(hù)了光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)的安全性。

3.3防雷系統(tǒng)

防雷系統(tǒng)的應(yīng)用，專門解決太陽(yáng)能光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)中的雷擊問題。并網(wǎng)系統(tǒng)遇到雷擊時(shí)，破壞面積很大，必須全面落實(shí)防雷系統(tǒng)，規(guī)范防雷接地，以免并網(wǎng)系統(tǒng)遭遇雷擊破壞。例如：變電站等構(gòu)筑物的屋頂，安裝避雷裝置，常見的避雷裝置有避雷帶，采用環(huán)形安裝的方式，獨(dú)立設(shè)計(jì)引下線，促使并網(wǎng)系統(tǒng)中的電氣設(shè)備，合理接地，而且電氣設(shè)備要實(shí)行外殼接地，特別是變壓器，積極提升并網(wǎng)系統(tǒng)防雷的水平，全方位的保護(hù)光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)，提高太陽(yáng)能的應(yīng)用效率。

4結(jié)論

由于社會(huì)發(fā)展導(dǎo)致能源損耗量不斷增加，因此人們對(duì)于新能源的開發(fā)和利用也越發(fā)迫切，通過應(yīng)用太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)，對(duì)于緩解緊張的電能應(yīng)用情況具有重要作用，而且隨著此項(xiàng)技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，必然能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)電系統(tǒng)更加高效和經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行，從而為社會(huì)發(fā)展提供更多的能源資源，滿足社會(huì)的持續(xù)發(fā)展需求，并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)能源資源的節(jié)約。

參考文獻(xiàn)：

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